900°CでテストされたGE3Dプリント熱交換器
メリーランド大学とオークリッジ国立研究所（ORNL）と共同で設計された、GE Researchのサブスケール熱調整装置は、非常に耐熱性と耐圧性を備えた独特のブドウのような形状をしています。
予備試験に合格した今、その温度は現在の最先端設備の容量を超え、200℃を超えています。ゼネラルエレクトリックリサーチは、そのプロトタイプはエネルギー部門で見つけることができると述べました。発電所とジェットエンジンプラットフォームでよりクリーンでより効率的な発電を実現します。」
General Electric ResearchInstituteのチーフエンジニアであるLanaOsusky氏によると、プロジェクトの初期の成功には積層造形が重要な役割を果たしました。 「3Dプリントプロセスと設計ツールによって提供される設計の自由度により、以前は不可能だった新しい熱交換器の設計をより迅速に開発、構築、テストすることができます。
「私たちはこれらのブドウを食べたくないかもしれませんが、この重要なマイルストーンを完了したとき、私たちはまだ勝利を味わいました。」
ゼネラルエレクトリック研究所と3Dプリント
ゼネラルエレクトリック研究所は、多国籍企業グループの研究開発部門として、高度なロボットから生物学的製品まで幅広いプロジェクトに携わっていますが、材料、機械プロセスの開発に焦点を当てた強力な3D印刷チームも持っています。特に防衛用途において、この技術の可能性を高めます。
以前のアイデンティティであるGeneralElectric Global Researchの下で、このビジネスは、America Makesによってサポートされ、ローレンスリバモア国立研究所（LLNL）と共同で商用グレードの金属3Dプリンターを開発しました。このプロジェクトは、General Electric Researchの米海軍との契約の直後に行われ、同社は、ミッションクリティカルな機器の生産を加速するために海軍部品をデジタルペアリングする方法を開発するために900万ドルの資金を受け取りました。
最近、GE Research InstituteのForge研究所は、サイバー攻撃からデータを保護する方法でデータを暗号化できる安全な3D印刷ブロックチェーンネットワークを設計し、国防高等研究計画局からさらに軍事資金を受け取って、材料を増やしてシステムを作成しました。 「薄い空気から水を生成する」。
ゼネラルエレクトリックは航空宇宙分野で長い歴史があり、ゼネラルエレクトリック航空部門が3D印刷技術を積極的に採用していることを考えると、ゼネラルエレクトリック研究部門が最適化された温度調節装置を開発したことは驚くべきことではありません。飛行中の「効率の障壁を打ち破り」、「炭素排出量を削減」することができます。
General ElectricResearchの3Dプリントされたサブスケール熱交換器のプロトタイプ。写真は総合電気研究所からのものです。
熱のマイルストーンに到達する
GE Researchは、2019年の初めから、ARPA-Eの「材料と製造プロセスによる高強度熱交換」または「HITEMMP」プログラムを通じて新しい熱交換器を開発してきました。原則として、この310万ドルのプロジェクトは、電気タービンとジェットエンジンをより高い効率で動作させることができるコンパクトな耐熱性および耐圧性の熱交換器を製造することを目的としています。
このプロジェクトでは、Osuskyが率いる学際的な専門家チームが、GE Researchが設計したニッケル超合金を使用して、「UPHEAT」熱交換器と呼ばれるものを作成しました。科学者の3D印刷装置には、多くのシミュレーション、プロトタイピング、およびテストを通じて、ブドウに大まかに似た薄壁の細胞のコレクションがあります。
GE Researchは、腐食科学の専門家として有名なORNLと協力して、温度調整装置の熱抵抗をテストしました。プロジェクトの当初の目標である900°Cに到達しただけでなく、目標圧力のほぼ半分を達成しました。 3626 psi。チームは、2022年の第1四半期までに、完全に認定されたデモンストレーションプロトタイプを提供する予定です。
「飛行機で呼吸する空気の調整から、車のエンジン、コンピューター、その他の電子製品の冷却まで、熱交換器は重要な機能を果たし、私たちの日常生活のいたるところにあります」と、ゼネラルエレクトリックは発表で発表しました。 。 「GEにとって、これらのデバイスは、世界に最もクリーンで最も効果的な方法で大規模な発電およびジェット推進システムを提供するために不可欠です。」
熱交換器の設計を最適化する
過去3年間で、3D印刷によってリリースされた設計の柔軟性により、独自の形状と熱抵抗品質を備えた熱交換器の開発に使用される技術がますます見られるようになりました。たとえば、2021年2月、3D Systemsは、最適化された3D印刷トポロジを備えた熱交換器の製造を支援する契約を米陸軍と締結しました。
早ければ2019年5月、ARPA-Eは、ミシガン州立大学に、発電用途向けの新しい添加剤製造熱交換器の開発に対して230万ドルを授与しました。チームはLPBFに適した合金を使用して、強力な耐食性と耐熱性を備えたスケーラブルでコンパクトな熱デバイスの作成に取り組んでいます。
同時に、固体金属3D印刷の専門家であるFabrisonicは、NASAのジェット推進研究所（JPL）と協力して、宇宙で使用できる3D印刷熱交換器を開発しています。今月初め、同社は、長期的な作業中に故障する可能性のある数十の小さな部品やジョイントを排除した新しいワンピース部品の設計を支援することができました。